llz數(shù)字電路課程設計.ppt

數(shù) 字 搶 答 器,主講：劉林真 郵箱：,目錄,一、概述 二、設計要求 三、設計方案 四、電路中各器件的功能 五、搶答器主要單元電路設計,一、概述,1、課程設計的基本任務 任務:培養(yǎng)學生對數(shù)字集成電路應用方面的綜合實踐技能，掌握綜合運用理論知識以解決實際問題的能力。 包括： 電路設計、安裝、調試、整理資料、書寫報告、答辯。,2、課程設計的基本要求,1.初步掌握數(shù)字邏輯電路分析和設計的基本方法 根據(jù)任務和指標，確定電路方案 選擇元件，安裝電路，反復試驗，改進方案 分析結果，寫出設計總結報告 2.掌握制作電子產(chǎn)品的基本技能 安裝、布線、調試等基本技能，常用儀器的正確使用。,3、課程設計的步驟和方法,1.方案設計 明確待設計系統(tǒng)的總體方案；應通過相關書籍及互聯(lián)網(wǎng)等充分查閱相關資料。 設計并實施各個單元電路。盡可能采用中、大規(guī)模集成電路，減少連線，提高可靠性，降成本。 組裝單元電路成待設計系統(tǒng)。詳細考慮各單元之間的連接問題，時序上協(xié)調一致的問題，電氣特性上的匹配問題，競爭，冒險及電路的自啟動問題。,課程設計的步驟和方法,2.方案試驗 安裝： 一絲不茍、認真仔細。注意集成塊方向，注意連線錯、漏接，注意電源和接地線等。 調試： 第一步：各獨立單元電路調試，可人為設定各單元電路的觸發(fā)和控制信號，以達到項目要求。第二步：將控制電路與系統(tǒng)主電路中各個功能部件聯(lián)接起來，進行電路統(tǒng)調。,課程設計的步驟和方法,故障排除：理論與實踐相結合，以查找故障所在。常見故障有：接觸不良、接線錯誤、器件本身損壞、多余控制輸入端未正確處理、設計上有缺陷。 尋找故障的常用方法有：觀察法、信號注入替代法、信號尋跡法、電路替代法、分段測試法、單步檢查法、多步檢查法、邏輯分析儀。 3.總結鑒定 考核是否達到規(guī)定指標，同時寫出設計總結報告。,1、報告名稱 2、內容摘要 3、設計內容及要求 4、方案比較，畫出系統(tǒng)框圖，確定使用的方案 5、單元電路設計、參數(shù)計算、器件選擇（單元電路工作原理） 6、畫出完整的電路圖 7、安裝調試內容（具體見指導書） 8、總結設計電路的特點和方案優(yōu)缺點，提出改進意見 9、列出所用的元器件 10、列出參考文獻,課程設計總結報告,二、設計要求,給定的主要器件：74LS148,74LS279,74LS48,74LS192, NE555,74LS00,74LS121,74LS11,共陰顯示器 基本功能 (1)設計一個智力競賽搶答器，可同時供8名選手或8個代表隊參賽，他們的選號分別是0、1、2、3、4、5、6、7，各用一個搶答按鈕，按鈕的編號對應分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7. (2)給節(jié)目主持人設置一個控制開關，用來控制系統(tǒng)的清零（編號顯示數(shù)碼管滅燈）和搶答器的開始。,（3）搶答器具有數(shù)據(jù)鎖存和顯示的功能。搶答開始后，若有選手按動搶答按鈕，編號立即鎖存，并在LED數(shù)碼管上顯示出選手的編號。此外，要封鎖輸入電路，禁止其他選手搶答。優(yōu)先搶答選手的編號一直保持主持人將系統(tǒng)清零為止。 擴展功能 （1）搶答器具有定時搶答的功能，且一次搶答的時間可以由主持人設定（如30秒）。當節(jié)目支持人啟動“開始”鍵后，要求定時器立即減計時，并用顯示器顯示。,（2）參加選手在設定的時間內搶答，搶答有效，定時器停止工作，顯示器上顯示選手的編號和搶答時刻的時間，并保持到主持人將系統(tǒng)清零為止。 （3）如果定時搶答的時間已到，卻沒有選手搶答時，本次搶答無效，系統(tǒng)短暫報警，并封鎖輸入電路，禁止選手超時后搶答，時間顯示器上顯示00。,三、設計方案,其工作原理為：接通電源后，主持人將開關撥到“清除”狀態(tài)，搶答器處于禁止狀態(tài)，編號顯示器滅燈，定時器顯示設定時間；主持人將開關置于“開始”狀態(tài)，宣布“開始”搶答器工作。定時器倒計時，揚聲器給出聲響提示。選手在定時時間內搶答時，搶答器完成：優(yōu)先判斷、編號鎖存、編號顯示。當一輪搶答之后，定時器停止、禁止二次搶答、定時器顯示剩余時間。如果再次搶答必須由主持人再次操作“清除”和“開始”狀態(tài)開關。,四、電路中各器件的功能,1.集成優(yōu)先編碼器 74LS148 優(yōu)先編碼器既在同一時間內，當有多個輸入信號請求編碼時，只對優(yōu)先級別高的信號進行編碼的邏輯電路，稱為優(yōu)先編碼器。,2.四 鎖存器 74LS279 對 和 ， 的低電平表示 和 只要有一個為低電平， 的高電平表示 和 均為高電平。,3.七段顯示譯碼驅動器 74LS48,七段顯示譯碼器7448是一種與共陰極數(shù)字顯示器配合使用的集成譯碼器。,（a）共陰極連接方式,（b）共陽極連接方式,4.顯示器。LED 數(shù)碼管是將電信號轉換為光信號的固體顯示器件,5.集成計數(shù)器74LS192,74LS192是同步可逆計數(shù)器，具有雙時鐘輸入，并具有清除和置數(shù)等功能,74LS192邏輯功能表,各引腳功能符號的意義： D0D3：并行數(shù)據(jù)輸入端 Q0Q3：數(shù)據(jù)輸出端 CU：加法計數(shù)脈沖輸入端 CD：減法計數(shù)脈沖輸入端 CR ：異步置 0 端（高電平有效） ：置數(shù)控制端（低電平有效）,：加法計數(shù)時，進位輸出端,1001狀態(tài)后負脈沖輸出，,：減法計數(shù)時，借位輸出端,0000狀態(tài)后負脈沖輸出,6. 74LS00,74LS00與非門是一種能實現(xiàn)“與非”運算的邏輯電路，邏輯函數(shù)式表示如：,邏輯符號,引腳圖,邏輯功能,7. 74LS11,74LS11邏輯函數(shù)式表示如：,8. NE555,NE555 的作用是用內部的定時器來構成時基電路，給其他的電路提供時序脈沖。,555定時器的功能表,1,15K,68K,9.74LS04單輸入非門,10.面包板的使用,（1）搶答器電路的設計 該部分電路要完成兩個功能：一是分辨出選手按鍵的先后，并鎖存優(yōu)先搶答者的編號，同時譯碼顯示電路顯示編號；二是禁止其他選手按鍵操作無效。,五、主要單元電路的設計,（2）定時電路的設計 由節(jié)目主持人根據(jù)搶答器的難易程度，設定一次搶答時間，通過預置時間電路對計數(shù)器進行預置，計數(shù)器的時鐘脈沖由秒脈沖電路提供?？深A置時間的電路選用十進制同步加減計數(shù)器74LS192進行設計。,（3）、報警電路的設計 555構成多諧振蕩器，當4引腳為高電平，多諧振蕩器工作，當4引腳為低電平時，電路停振。,時序控制電路是搶答器設計的關鍵